weak和alias

一、强符号和弱符号

在C语言中，如果多个模块定义同名全局符号时，链接器认为函数和已初始化的全局变量（包括显示初始化为0）是强符号，未初始化的全局变量是弱符号。

根据这个定义，Linux链接器使用下面的规则来处理多重定义的符号名：

1.不允许有多个同名的强符号

2.如果有一个强符号和多个弱符号同名，那么选择强符号

3.如果有多个弱符号同名，有些编译器从这些弱符号中任意选择一个，有些编译器选择占用内存最大的那个符号

符号链接原理：链接器发现同时存在弱符号和强符号，优先选择强符号，如果发现不存在强符号，只存在弱符号，则选择弱符号

二、weak的使用

对于初始化的各种函数，我们不确定其他地方是否有这个函数，但是我们不得不用这个函数，即在初始化过程中必须得有这个函数。在这种情况下，可以使用__attribute__关键字的weak属性来声明一个弱符号。

//weak.c
#include <stdio.h>
// int fun1()
// {
    // printf("new %s
",__FUNCTION__);
    // return 0;
// }
int main()
{
  fun1();
  return 0;
}

//test.c
#include <stdio.h>
int fun1() __attribute__((weak));

int fun1() 
{
  printf("%s
",__FUNCTION__);
  return 0;
}

在注释掉weak.c中的fun1时，编译运行

gcc -o weak weak.c teat.c
./weak

输出结果为：

fun1

接下来，我们把对fun1的注释去掉，同样编译运行，运行结果为：

new fun1

三、alias的使用

在使用weak声明弱符号之后，我们需要将每个弱符号函数都定义为一个空函数，如果每个函数都分开写的话，重复量很大，也比较浪费时间。所以可以用alias属性来给每个函数起别名。

#include <stdio.h>

int fun1() 
{
  printf("%s
",__FUNCTION__);
  return 0;
}
 
int fun() __attribute__((alias("fun1")));

int main()
{
  fun();
  return 0;
}

代码中fun的别名是fun1，所以运行结果为：

fun1

四、weak和alias结合使用

//test_attribute.c
#include <stdio.h>

int fun1() 
{
  printf("%s
",__FUNCTION__);
  return 0;
}
 
int fun2() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun3() __attribute__((weak, alias("fun1")));

//attribute.c
#include <stdio.h>

int fun2() 
{
  printf("%s
",__FUNCTION__);
  return 0;
}

int main()
{
  fun2();
  fun3();
  return 0;
}

fun2是强符号，fun3没有初始化，而fun2和fun3的别名均为fun1，运行结果为：

fun2
fun1

 五、使用weak和alias对可执行文件的影响

先看使用weak和alias时的代码

//test_attribute.c
#include <stdio.h>

int fun1() 
{
  printf("%s
",__FUNCTION__);
  return 0;
}
 
int fun2() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun3() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun4() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun5() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun6() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun7() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun8() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun9() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun10() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun11() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun12() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun13() __attribute__((weak, alias("fun1")));

//attribute.c
#include <stdio.h>
int main()
{
    fun2();
    fun3();
    fun4();
    fun5();
    fun6();
    fun7();
    fun8();
    fun9();
    fun10();
    fun11();
    fun12();
    fun13();
    return 0;
}

链接之后生成的文件大小为：8987。那么如果将weak和alias去掉，同时将这么多fun全部重新定义，

//test_attribute.c
#include <stdio.h>

int fun1() 
{
  printf("%s
",__FUNCTION__);
  return 0;
}
 
// int fun2() __attribute__((weak, alias("fun1")));
// int fun3() __attribute__((weak, alias("fun1")));
// int fun4() __attribute__((weak, alias("fun1")));
// int fun5() __attribute__((weak, alias("fun1")));
// int fun6() __attribute__((weak, alias("fun1")));
// int fun7() __attribute__((weak, alias("fun1")));
// int fun8() __attribute__((weak, alias("fun1")));
// int fun9() __attribute__((weak, alias("fun1")));
// int fun10() __attribute__((weak, alias("fun1")));
// int fun11() __attribute__((weak, alias("fun1")));
// int fun12() __attribute__((weak, alias("fun1")));
// int fun13() __attribute__((weak, alias("fun1")));

//attribute.c
#include <stdio.h>

int fun2() 
{
    printf("%s
",__FUNCTION__);
    return 0;
}
int fun3() 
{
    printf("%s
",__FUNCTION__);
    return 0;
}
int fun4() 
{
    printf("%s
",__FUNCTION__);
    return 0;
}
int fun5() 
{
    printf("%s
",__FUNCTION__);
    return 0;
}
int fun6() 
{
    printf("%s
",__FUNCTION__);
    return 0;
}
int fun7() 
{
    printf("%s
",__FUNCTION__);
    return 0;
}
int fun8() 
{
    printf("%s
",__FUNCTION__);
    return 0;
}
int fun9() 
{
    printf("%s
",__FUNCTION__);
    return 0;
}
int fun10() 
{
    printf("%s
",__FUNCTION__);
    return 0;
}
int fun11() 
{
    printf("%s
",__FUNCTION__);
    return 0;
}
int fun12() 
{
    printf("%s
",__FUNCTION__);
    return 0;
}
int fun13() 
{
    printf("%s
",__FUNCTION__);
    return 0;
}

int main()
{
    fun2();
    fun3();
    fun4();
    fun5();
    fun6();
    fun7();
    fun8();
    fun9();
    fun10();
    fun11();
    fun12();
    fun13();
    return 0;
}

在这种情况下，生成的可执行文件的大小为：9473。可见利用weak和alias可以节省可执行文件的占用空间。

六、函数有形参的情况

如果函数有形参，具体情况是什么呢？看下面代码，如果别名函数有形参，

//test_attribute.c
#include <stdio.h>

int fun1(int a, int b) 
{
    a = 3;
    printf("%s, %d
", __FUNCTION__, a);
    return 0;
}
 
int fun2() __attribute__((weak, alias("fun1")));

//attribute.c
#include <stdio.h>
int main()
{
    fun2();
    return 0;
}

运行结果为：

fun1, 3

另外，还有一种情况，强符号函数声明有形参

//test_attribute.c
#include <stdio.h>

int fun1(int a, int b) 
{
    a = 3;
    printf("%s, %d
", __FUNCTION__, a);
    return 0;
}
 
int fun2() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun3() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun4() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun5() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun6() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun7() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun8() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun9() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun10() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun11() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun12() __attribute__((weak, alias("fun1")));
int fun13() __attribute__((weak, alias("fun1")));

//attribute.c
#include <stdio.h>

int fun2(int a, int b) 
{
    a = 5;
    printf("%s, %d
", __FUNCTION__, a);
    return 0;
}
int main()
{
    int a;
    int b;
    fun2(a, b);
    return 0;
}

运行结果为：

fun2, 5

个人理解：

在利用weak和alias设置弱符号函数的时候，实际是将fun2指向了fun1，

而如果另外定义了同样的fun2后，它属于强符号，那么test_sttribute.c声明中的fun2指向的是这个新定义的fun2，

这种实现是对函数名地址的改变，而函数内的形参在设置weak和alias可以不用写入